煤礦用主通風(fēng)機(jī)的改造及選型設(shè)計(jì)

趙坤

摘 要：當(dāng)前，國(guó)內(nèi)多數(shù)中大型礦井在進(jìn)行主通風(fēng)機(jī)的改造及選型時(shí)，為了盡可能的保證通風(fēng)安全，一般在設(shè)計(jì)風(fēng)量、負(fù)壓時(shí)數(shù)值偏大，從而導(dǎo)致主通風(fēng)機(jī)能力過大的問題。從某種程度上來說，只要能夠滿足煤礦安全生產(chǎn)的條件，合理的選用主通風(fēng)機(jī)不但能夠?yàn)槊旱V事業(yè)帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益，而且對(duì)于減弱噪聲污染、節(jié)能降耗也具有重要的作用。對(duì)此，文章就煤礦用主通風(fēng)機(jī)的改造及選型設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，并提出一些可供參考的意見與措施。

關(guān)鍵詞：煤礦；主通風(fēng)機(jī)；改造；選型

1 主通風(fēng)機(jī)選型

科學(xué)合理的進(jìn)行主通風(fēng)機(jī)改造及選型不但可以提高煤礦的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也為節(jié)能降耗、減弱噪聲污染等問題帶來有效改善，為煤礦事業(yè)帶來極大的便利，因此在改造和選型主通風(fēng)機(jī)的過程中必須要達(dá)到以下兩點(diǎn)要求。一是確保主通風(fēng)機(jī)能夠滿足煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的風(fēng)量及風(fēng)壓要求；二是主通風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)應(yīng)在80%的高效區(qū)內(nèi)工作運(yùn)行，只有這樣才能夠達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

1.1 主通風(fēng)機(jī)改造的原則

就一般情況而言，需要進(jìn)行更新改造的礦用主通風(fēng)機(jī)往往具有以下五個(gè)方面的特征：（1）難以滿足煤礦正常工作運(yùn)行的風(fēng)量、風(fēng)壓等其他參數(shù)要求；（2）難以滿足反風(fēng)要求；（3）礦用主通風(fēng)機(jī)的葉片調(diào)整之后其裝機(jī)功率偏低；（4）礦用主通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)偏離高效區(qū)較為嚴(yán)重；（5）礦用主通風(fēng)機(jī)設(shè)備過于落后或?yàn)l臨淘汰，耗能巨大、效率極低。

綜合以上情況，礦用主通風(fēng)機(jī)改造時(shí)應(yīng)該讓煤礦生產(chǎn)單位根據(jù)實(shí)際工作當(dāng)中的風(fēng)量、風(fēng)壓等治療對(duì)后期的風(fēng)量、風(fēng)壓、負(fù)壓等指標(biāo)進(jìn)行估算，并精確的計(jì)算出主通風(fēng)機(jī)的裝機(jī)功率，最后再按照產(chǎn)品樣本進(jìn)行主通風(fēng)機(jī)的選型或參考同類參數(shù)的主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行選型，條件允許的情況下還以邀請(qǐng)主通風(fēng)機(jī)廠家參與到選型中來，提高選型的科學(xué)性、準(zhǔn)確性。

1.2 主通風(fēng)機(jī)選型的原則

1.2.1 高效節(jié)能

由于煤礦的系統(tǒng)、整體性要求較高，煤礦用主通風(fēng)機(jī)的裝機(jī)功率較大，因此在主通風(fēng)機(jī)選型時(shí)要注重其高效性及節(jié)能性。

1.2.2 控制噪音

煤礦的工作環(huán)境一般在村落附近、主通風(fēng)機(jī)一般也靠近辦公區(qū)，因此在主通風(fēng)機(jī)選型時(shí)要考慮到噪音問題，而要想有效降低噪音那么就必須選用運(yùn)作效率較高、葉輪圓周速度較低的主通風(fēng)機(jī)。

1.2.3 綜合考慮，提高性能

煤礦竹筒風(fēng)機(jī)的選型要著重了解當(dāng)前我國(guó)國(guó)內(nèi)主通風(fēng)機(jī)行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)現(xiàn)狀及新產(chǎn)品推廣情況，盡量選擇振動(dòng)小、效率高、噪音弱、風(fēng)量大的高效礦用主通風(fēng)機(jī)。而對(duì)于新建煤礦的主通風(fēng)機(jī)選型，則應(yīng)該根據(jù)煤礦的地形地勢(shì)、生產(chǎn)能力等條件，準(zhǔn)確的計(jì)算出礦井所需風(fēng)量及風(fēng)壓，然后計(jì)算出煤礦主通風(fēng)機(jī)的裝機(jī)功率，最后進(jìn)行礦用主通風(fēng)機(jī)的選型。而對(duì)于舊礦井的主通風(fēng)機(jī)也是如此，條件允許的情況下可以對(duì)礦用舊主通風(fēng)機(jī)機(jī)進(jìn)行更新改造選型。

2 選型方式

礦用主通風(fēng)機(jī)的選型通常有如下5種形式，分別為：（1）無因次特性曲線選型；（2）有因此特性曲線選型；（3）對(duì)數(shù)坐標(biāo)軸曲線選型；（4）變型選型；（5）管網(wǎng)阻力選型。

其實(shí)，在具體的選型過程中當(dāng)中并不復(fù)雜，較為常見的做法是首先對(duì)煤礦所需風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)阻進(jìn)行確定，然后再根據(jù)主通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品樣本劃定出在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的靜壓特性曲線，并找到橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)的焦點(diǎn)，即為工況點(diǎn)，從而結(jié)合等效曲線對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)效率加以確定。一般的，如果在多個(gè)能夠滿足煤礦所需風(fēng)力和壓力的風(fēng)機(jī)當(dāng)中選擇工作效率高的風(fēng)機(jī)，那么，選擇的工況點(diǎn)最好處于高效圈附近，而不能盲目的選擇工況點(diǎn)接近最大、最小安裝角的風(fēng)機(jī)，通常在中線選擇安裝角為宜。其次，在對(duì)應(yīng)的功率曲線及劉向上找出最高功率點(diǎn)來確定風(fēng)機(jī)的裝機(jī)功率，而要想準(zhǔn)確的得出裝機(jī)功率則應(yīng)該依照下式進(jìn)行選型：

N=P×Q×1.2/1000×？茲風(fēng)×？茲電

上式中：

N-電機(jī)功率（KW）；

P-風(fēng)機(jī)壓力（Pa）；

Q-風(fēng)機(jī)流量（m3/s）；

？茲風(fēng)-風(fēng)機(jī)效率；

？茲電-電機(jī)效率。

另外，分析煤礦的具體情況按照上述內(nèi)容進(jìn)行選型之外，還應(yīng)該盡量對(duì)風(fēng)機(jī)直徑加以確定，以按照管網(wǎng)阻力加以確定為宜。由于計(jì)算煤礦的出風(fēng)量較為簡(jiǎn)便，只要有足夠的壓力客服管網(wǎng)阻力就能夠得出。而管網(wǎng)總阻力即為礦井的阻力，管網(wǎng)阻力（P=K×Q2）其實(shí)就是風(fēng)機(jī)需要達(dá)到的壓力值。在礦井內(nèi)的通風(fēng)系統(tǒng)確定好了之后，管網(wǎng)阻力系數(shù)（K）也得以確定。總之，按照管網(wǎng)阻力系數(shù)（K）與轉(zhuǎn)速（n）、葉輪直徑（D）之間的關(guān)系得出下面二式：

n=K■n■Q/5.54（r/min）

D=149.7/K1/4？籽1/2？棕1/2

上述二式中：

n-葉輪轉(zhuǎn)速；

K-管網(wǎng)阻力系數(shù)；

Q-流量；

ns-轉(zhuǎn)速比；

D-葉輪直徑；

？籽-空氣密度；

？棕-風(fēng)機(jī)壓力系數(shù)。

最后，在計(jì)算風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速（n）、葉輪直徑（D）及葉輪圓周速度（v）之后，參考礦用主通風(fēng)機(jī)樣本進(jìn)行比較，合理選型。

值得一提的是，在礦用主通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)方式上采用不停機(jī)調(diào)節(jié)葉片角度的方式也能夠取得一定的節(jié)能效果，這一調(diào)節(jié)方式實(shí)際上是液壓控制葉式結(jié)構(gòu)，利用泵缸和液壓集成模塊對(duì)葉柄的聯(lián)動(dòng)加以控制。從某種程度上來說，就目前煤礦用主通風(fēng)機(jī)來說，其電機(jī)和葉輪是直連結(jié)構(gòu)，如果盲目的采用葉片調(diào)節(jié)的方式，輪轂寬度和重量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量必然會(huì)得到大幅提升，從而給及時(shí)剎車、反風(fēng)帶來極為不利的影響。不僅如此，調(diào)整葉輪結(jié)構(gòu)會(huì)降低電機(jī)軸的軸伸長(zhǎng)度，從而葉輪重量由于徑向力的加大，其前軸承的正常使用壽命也會(huì)下降。正因如此，煤礦主通風(fēng)機(jī)的改造及選型設(shè)計(jì)當(dāng)中必須要在前后進(jìn)行多種方案的比較之后合理選擇。

3 結(jié)束語

總而言之，煤礦主通風(fēng)機(jī)的改造及選型設(shè)計(jì)是將新工藝、新產(chǎn)品、新技術(shù)綜合運(yùn)用到煤礦生產(chǎn)中的一個(gè)螺旋式的上升過程。煤礦主通風(fēng)機(jī)的改造必須要在嚴(yán)格遵循上述幾個(gè)原則的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際工作當(dāng)中的具體指標(biāo)進(jìn)行選型。而煤礦主通風(fēng)機(jī)的選型設(shè)計(jì)則應(yīng)結(jié)合具體情況進(jìn)行分析，選擇合理、適用的主通風(fēng)機(jī)應(yīng)用到煤礦事業(yè)中。礦用主通風(fēng)機(jī)的成功改造、成功選型將會(huì)為我國(guó)的煤礦事業(yè)節(jié)省大量的能源資源，并提供安全、可靠的煤礦生產(chǎn)保證，這對(duì)于提高我國(guó)煤礦事業(yè)在市場(chǎng)環(huán)境中的實(shí)力無疑具有巨大的促進(jìn)作用，同時(shí)也為我國(guó)實(shí)現(xiàn)能源資源節(jié)約型社會(huì)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

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